專利名稱：廢塑料裂解油催化改質(zhì)催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢塑料裂解油催化改質(zhì)催化劑及其制備方法，使用本發(fā)明方法制 備得到的催化劑，輕質(zhì)油(沸點(diǎn)< 350°c )收率占廢塑料裂解油75%以上，汽油餾分選擇性 達(dá)50%以上。
背景技術(shù)：
全球塑料消費(fèi)量已超2億噸，中國(guó)2009年消費(fèi)量超過6000萬噸，塑料制品的消費(fèi) 量還在逐年增加。塑料使用周期一般較短，面對(duì)如此巨大的廢塑料量，處理方法十分關(guān)鍵。
大量的廢舊塑料嚴(yán)重危害人類的生存環(huán)境，被稱之為“白色垃圾”，白色垃圾也是 各國(guó)政府最頭痛的環(huán)境治理難題。廢塑料回收裂解制燃油或化工原料最有發(fā)展前景，如果 技術(shù)成熟，這將能一方面處理大量廢塑料且不帶來環(huán)境問題，另一方面這也符合現(xiàn)在的資 源能源的可持續(xù)發(fā)展。廢塑料熱裂解制油，油品位低，產(chǎn)物碳數(shù)分布廣。因此，廢塑料裂解 制燃油，催化劑是重點(diǎn)。
近十年來有許多關(guān)于利用廢塑料裂解制燃料油的方法報(bào)道，國(guó)內(nèi)也建立了不少?gòu)U 塑料裂解制燃料油裝置，但現(xiàn)有技術(shù)存在著以下明顯不足廢塑料裂解汽化成油工藝都為 間隙或半間隙釜式操作過程，催化劑往往直接套用原油裂解的催化劑。雖然廢塑料裂解和 原油裂解有許多相似之處，都是將大分子碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)在無氧條件下高溫裂解-降解成更小的 分子結(jié)構(gòu)，然而，原油組成與廢塑料化學(xué)性質(zhì)存在很大差異，原油組成結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而廢 塑料雖分子量更大，但成分結(jié)構(gòu)較為單一，這就造成了原油與廢塑料裂解這兩二反應(yīng)過程 的很大差別。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有不少工業(yè)化裝置，但存在一些問題1.現(xiàn)在用于廢塑料裂 解的催化劑多是石油催化裂解催化劑，如USY、REY等，這些催化劑僅能使大分子裂解為小 分子，汽油、柴油收率低。2.廢塑料預(yù)處理要求高，會(huì)增加廢塑料回收成本，預(yù)處理如清洗還 會(huì)帶來水處理的問題。另外，現(xiàn)有回收廢塑料多是直接運(yùn)輸?shù)焦S處理，其實(shí)在工業(yè)上將熱 裂解油收集起來集中處理會(huì)降低運(yùn)輸成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目地提供一種廢塑料裂解油催化改質(zhì)催化劑及其備方法。廢塑料裂解油 是不經(jīng)預(yù)處理的廢塑料裂解所得，直接將廢塑料裂解油輸入固定床反應(yīng)器進(jìn)行催化改質(zhì)， 改質(zhì)后的液態(tài)產(chǎn)物收率和品位大大提高。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下一種塑料裂解油催化改質(zhì) 催化劑，催化劑組成為金屬或非金屬氧化物改性HZSM-5分子篩，所述金屬或非金屬氧化物 是氧化鋅、氧化鎳、氧化鋯、氧化鎂、氧化鎵或氧化磷中一至兩種，金屬或非金屬氧化物含量 為 0. 5 10. Owt. %。
本發(fā)明中，所述金屬或非金屬氧化物含量為0. 5 5. Owt. %。
本發(fā)明提出的塑料裂解油催化改質(zhì)催化劑的制備方法，采用等體積浸漬方法，將 30g成型HZSM-5分子篩浸漬于42ml硝酸鹽溶液或磷酸溶液中，常溫下靜置1. 8-2. 2h,放入75-85°C烘箱烘干水分，然后升溫至115-125°C干燥1. 8-2. 2h，最后置于530-560°C馬弗爐 焙燒3. 8-4. 2h，即制得改性催化劑。
本發(fā)明中，當(dāng)使用兩種硝酸鹽溶液或磷酸溶液時(shí)，浸漬采用共浸漬法或分步浸漬 法，共浸漬法就是將HZSM-5分子篩浸漬于兩種混合硝酸鹽溶液或磷酸溶液中，分步浸漬法 就是將HZSM-5分子篩依次浸漬于不同的硝酸鹽溶液或磷酸溶液中。
本發(fā)明的催化劑具有如下顯著成果1.改性催化劑作用下，輕質(zhì)油收率高，可占廢塑料裂解油的75%以上，芳烴收率可占汽 油餾分的50%以上。
2.廢塑料不用預(yù)處理，直接裂解制得裂解油。
3.廢塑料裂解油集中處理，可降低廢塑料直接運(yùn)輸?shù)某杀尽?br> 4.與現(xiàn)有催化劑相比，HZSM-5改性催化劑可提高輕質(zhì)油收率，芳烴選擇性好，且 由于HZSM-5分子篩獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)，抗積炭性能好。催化改質(zhì)催化劑對(duì)廢塑料來源要求低， 適用范圍廣，為處理城鄉(xiāng)垃圾提供了一條有效途徑，原料成本低，利用此催化劑可提供可觀 的收益。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1催化改質(zhì)催化劑的制備30g成型HZSM-5分子篩加入42ml硝酸鎳溶液中等體積浸漬， 常溫下靜置濁，放入80°C烘箱烘干水分，然后升溫至120°C干燥濁，最后置于550°C馬弗爐 焙燒4h即得氧化鎳改性HZSM-5催化劑。硝酸鎳須加入量以氧化鎳計(jì)，占載體的5. Owt. %。
催化劑用于廢塑料裂解油催化改質(zhì)工藝取4. Og催化劑置于小型固定床反應(yīng)器 中段，程序升溫至400°C恒溫，待反應(yīng)器溫度穩(wěn)定后進(jìn)料，進(jìn)料流速0. 0. 6ml/min,收集液態(tài) 產(chǎn)物蒸餾后，通過色譜分析得輕質(zhì)油收率占廢塑料裂解油的64. 5%，芳烴收率占汽油餾分的 31. 0%。
實(shí)施例2催化改質(zhì)催化劑的制備30g成型HZSM-5分子篩加入42ml硝酸鎳和硝酸鋅混合溶液 中等體積浸漬，常溫下靜置2h，放入80°C烘箱烘干水分，然后升溫至120°C干燥2h，最后置 于550°C馬弗爐焙燒4h即得氧化鎳和氧化鋅復(fù)合改性HZSM-5催化劑。硝酸鎳須加入量以 氧化鎳計(jì)，占載體的5. Owt. % ；硝酸鋅加入量以氧化鋅計(jì)，占載體的1. Owt. %。
催化劑用于廢塑料裂解油催化改質(zhì)工藝取4. Og催化劑置于小型固定床反應(yīng)器 中段，程序升溫至400°C恒溫，待反應(yīng)器溫度穩(wěn)定后進(jìn)料，進(jìn)料流速0. 0. 6ml/min,收集液態(tài) 產(chǎn)物蒸餾后，通過色譜分析得輕質(zhì)油收率占廢塑料裂解油的75. 2%，芳烴收率占汽油餾分的 44. 1%。
實(shí)施例3催化改質(zhì)催化劑的制備30g成型HZSM-5分子篩加入42ml硝酸鋯溶液中等體積浸漬， 常溫下靜置濁，放入80°C烘箱烘干水分，然后升溫至120°C干燥濁，最后置于550°C馬弗爐 焙燒4h即得氧化鋯改性HZSM-5催化劑。硝酸鋯須加入量以氧化鋯計(jì)，占載體的0. 5 wt. %。 再對(duì)氧化鋯改性HZSM-5進(jìn)行氧化鎳改性，操作方法相同。氧化鎳的負(fù)載量為5. Owt. %。4
催化劑用于廢塑料裂解油催化改質(zhì)工藝取4. Og催化劑置于小型固定床反應(yīng)器 中段，程序升溫至400°C恒溫，待反應(yīng)器溫度穩(wěn)定后進(jìn)料，進(jìn)料流速0. 0. 6ml/min,收集液態(tài) 產(chǎn)物蒸餾后，通過色譜分析得輕質(zhì)油收率占廢塑料裂解油的75. 6%，芳烴收率占汽油餾分的 51. 8% ο
權(quán)利要求
1.一種廢塑料裂解油催化改質(zhì)催化劑，其特征在于催化劑組成為金屬或非金屬氧化 物改性HZSM-5分子篩，改性的金屬或非金屬氧化物是氧化鋅、氧化鎳、氧化鋯、氧化鎂、氧 化鎵或氧化磷中一至兩種，金屬或非金屬氧化物含量為0. 5 10. Owt. %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢塑料裂解油催化改質(zhì)催化劑，其特征在于所述金屬或非金 屬氧化物含量為0. 5 5. Owt. %。
3.—種如權(quán)利要求1所述的廢塑料裂解油催化改質(zhì)催化劑的制備方法，其特征在于 采用等體積浸漬方法，將30g成型HZSM-5分子篩浸漬于42ml硝酸鹽溶液或磷酸溶液中，常 溫下靜置1. 8-2. 2h，放入75-85°C烘箱烘干水分，然后升溫至115_125°C干燥1. 8-2. 2h，最 后置于530-560°C馬弗爐焙燒3. 8-4. 2h，即制得改性催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢塑料裂解油催化改質(zhì)催化劑的制備方法，其特征在于 當(dāng)使用兩種硝酸鹽溶液或磷酸溶液時(shí)，浸漬采用共浸漬法或分步浸漬法，共浸漬法就是將 HZSM-5分子篩浸漬于兩種混合硝酸鹽溶液或磷酸溶液中，分步浸漬法就是將HZSM-5分子 篩依次浸漬于不同的硝酸鹽溶液或磷酸溶液中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢塑料裂解油催化改質(zhì)催化劑及其制備方法，通過對(duì)HZSM-5的酸性進(jìn)行改性，提高輕質(zhì)油收率，且利用HZSM-5分子篩特殊的孔道結(jié)構(gòu)，對(duì)芳烴的選擇性，可提高油的品位。改性方法是負(fù)載金屬或非金屬氧化物，采用等體積浸漬法。氧化物包括氧化鋅、氧化鎳、氧化鋯、氧化鎂、氧化鎵和氧化磷，改性氧化物單獨(dú)使用或兩種復(fù)合使用，氧化物含量為0.5～10.0wt.%。采用此催化劑，對(duì)廢塑料來源要求不高，操作靈活，運(yùn)行成本低，特別適合用于處理城鄉(xiāng)垃圾，最后輕質(zhì)油收率達(dá)70%以上，對(duì)汽油餾分芳烴的選擇性高達(dá)50%。
文檔編號(hào)B01J29/46GK102039155SQ20101055812
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者伍艷輝, 劉春燕, 朱志榮 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)